(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調節光学系を有する光学系による像を撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部と、
前記撮像部により出力された画像信号を用いて、位相差検出方式で前記光学系の焦点調節状態を検出する第１焦点検出部と、
前記焦点調節光学系を探索駆動させているときに前記撮像部により出力された前記画像信号に基づいて評価値を算出することで、コントラスト検出方式で前記光学系の焦点調節状態を検出する第２焦点検出部と、
前記第１焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて前記焦点調節光学系を合焦位置まで駆動制御する第１駆動制御と、前記第２焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて前記焦点調節光学系を合焦位置まで駆動制御する第２駆動制御とが可能な制御部と、
前記制御部が前記第２駆動制御をしているか否かを判断する判断部と、を備え、
前記制御部は、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断されたときには前記第１駆動制御を禁止し、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断されないときには前記第１駆動制御を禁止しないことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点調節装置において、
前記制御部は、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断された場合には、前記第２駆動制御の完了後、所定時間経過した後に、前記第１駆動制御を許可することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の焦点調節装置において、
ユーザに合焦を告知する告知部をさらに有し、
前記制御部は、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断された場合には、前記第２駆動制御の完了後、前記告知部による告知後に、前記第１駆動制御を許可することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の焦点調節装置において、
前記制御部は、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断された場合には、前記第２駆動制御が完了するまでは、前記第１焦点検出部による前記光学系の焦点状態の検出を禁止することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の焦点調節装置において、
前記制御部は、前記第２焦点検出部により合焦位置が検出された場合でも、前記第１焦点検出部による前記光学系の焦点状態の検出を許可することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の焦点調節装置において、
前記第１焦点検出部は、前記撮像部の受光面に備えられていることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の焦点調節装置において、
前記制御部は、前記第１焦点検出部により合焦位置を検出できない場合に、前記第２焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行なわせることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項８】
焦点調節光学系を有する光学系による像を撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部と、
位相差検出方式で前記光学系の焦点調節状態を検出する第１焦点検出部と、
前記焦点調節光学系を探索駆動させているときに前記撮像部により出力された前記画像信号に基づいて評価値を算出することで、コントラスト検出方式で前記光学系の焦点調節状態を検出する第２焦点検出部と、
前記第１焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて前記焦点調節光学系を合焦位置まで駆動制御する第１駆動制御と、前記第２焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて前記焦点調節光学系を合焦位置まで駆動制御する第２駆動制御とが可能な制御部と、
前記制御部が前記第２駆動制御をしているか否かを判断する判断部と、を備え、
前記制御部は、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断されたときには前記第１駆動制御を禁止し、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断されないときには前記第１駆動制御を禁止しないことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の焦点調節装置を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点調節装置およびそれを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光学系の焦点調節を行う際に、焦点調節精度を高めるために、まず、位相差検出方式により光学系の焦点状態の検出を行い、位相差検出方式による検出結果に基づいて、焦点調節用のレンズを合焦位置近傍まで駆動し、次いで、合焦位置近傍において、コントラスト検出方式によって光学系の焦点状態の検出を行い、該コントラスト検出方式による検出結果に基づいて、焦点調節光学系を合焦位置まで駆動する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０９６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１は、まず、位相差検出方式による焦点検出を行い、これに続いて、コントラスト検出方式による焦点検出を行うものであるため、光学系の焦点調節に時間がかかる場合があった。一方で、焦点調節にかかる時間を短縮するために、位相差方式による焦点検出と、コントラスト検出方式による焦点検出とを同時に行う構成とする方法も考えられるが、以下のような問題があった。すなわち、この方法においては、一方の検出方式により検出された合焦位置に向かって、焦点調節用のレンズを駆動させている間に、例えば、焦点調節用のレンズの駆動方向と逆方向に、他方の検出方式により新たな合焦位置が検出された場合には、焦点調節用のレンズの駆動方向と逆方向に、焦点調節用のレンズを駆動する制御が実行されてしまい、これにより、ハンチング現象が生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、好適な焦点調節制御を実現できる焦点調節装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
[１]本発明の第１の観点に係る焦点調節装置は、焦点調節光学系（３２）を有する光学系（３１，３２，３３）による像を撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部（２２）と、前記撮像部により出力された画像信号を用いて、位相差検出方式で前記光学系の焦点調節状態を検出する第１焦点検出部（２２２ａ，２２２ｂ）と、前記焦点調節光学系を探索駆動させているときに前記撮像部により出力された前記画像信号に基づいて評価値を算出することで、コントラスト検出方式で前記光学系の焦点調節状態を検出する第２焦点検出部（２２１）と、前記焦点調節光学系の光軸方向に、前記第１焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて前記焦点調節光学系を合焦位置まで駆動制御する第１駆動制御と、前記第２焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて前記焦点調節光学系を合焦位置まで駆動制御する第２駆動制御とが可能な制御部（２１）と、前記制御部が前記第２駆動制御をしているか否かを判断する判断部（２１）と、を備え、前記制御部は、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断されたときには前記第１駆動制御を禁止し、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断されないときには前記第１駆動制御を禁止しないことを特徴とする。
【０００８】
[２]上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記判断部（２１）により前記第２駆動制御をしていると判断された場合には、前記第２駆動制御の完了後、所定時間経過した後に、前記第１駆動制御を許可するように構成することができる。
【０００９】
[３]上記焦点調節装置に係る発明において、ユーザに合焦を告知する告知部（２５，２６）をさらに有し、前記制御部（２１）は、前記判断部（２１）により前記第２駆動制御をしていると判断された場合には、前記第２駆動制御の完了後、前記告知部による告知後に、前記第１駆動制御を許可するように構成することができる。
【００１０】
[４]上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記判断部（２１）により前記第２駆動制御をしていると判断された場合には、前記第２駆動制御が完了するまでは、前記第１焦点検出部（２２２ａ，２２２ｂ）による前記光学系（３１，３２，３３）の焦点状態の検出を禁止するように構成することができる。
【００１１】
[５]上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部（２１）が、前記第２焦点検出部（２２１）により合焦位置が検出された場合でも、前記第１焦点検出部（２２２ａ，２２２ｂ）による前記光学系（３１，３２，３３）の焦点状態の検出を許可するように構成することができる。
【００１２】
[６]上記焦点調節装置に係る発明において、前記第１焦点検出部（２２２ａ，２２２ｂ）を、前記撮像部（２２）の受光面に備えるように構成することができる。
【００１３】
[７]上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部（２１）が、前記第１焦点検出部（２２２ａ，２２２ｂ）により合焦位置を検出できない場合に、前記第２焦点検出部（２２１）に前記光学系（３１，３２，３３）の焦点状態の検出を行なわせるように構成することができる。
【００１４】
［８］本発明の第２の観点に係る焦点調節装置は、焦点調節光学系（３２）を有する光学系（３１，３２，３３）による像を撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部（２２）と、位相差検出方式で前記光学系の焦点調節状態を検出する第１焦点検出部（２２２ａ，２２２ｂ）と、前記焦点調節光学系を探索駆動させているときに前記撮像部により出力された前記画像信号に基づいて評価値を算出することで、コントラスト検出方式で前記光学系の焦点調節状態を検出する第２焦点検出部（２２１）と、前記第１焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて前記焦点調節光学系を合焦位置まで駆動制御する第１駆動制御と、前記第２焦点検出部により検出された焦点調節状態に基づいて前記焦点調節光学系を合焦位置まで駆動制御する第２駆動制御とが可能な制御部（２１）と、前記制御部が前記第２駆動制御をしているか否かを判断する判断部（２１）と、を備え、前記制御部は、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断されたときには前記第１駆動制御を禁止し、前記判断部により前記第２駆動制御をしていると判断されないときには前記第１駆動制御を禁止しないことを特徴とする焦点調節装置。
［９］本発明に係る撮像装置は、上記焦点調節装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、好適な焦点調節制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１実施形態に係るデジタルカメラ１を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。
【図３】図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図４】図４は、図２のIV部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図５】図５は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。
【図６】図６（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図６（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。
【図７】図７は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。
【図８】図８（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図８（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。
【図９】図９は、３つの撮像画素ＲＧＢそれぞれの波長に対する相対感度を示す分光特性図である。
【図１０】図１０は、焦点検出画素の波長に対する相対感度を示す分光特性図である。
【図１１】図１１は、図３および図４のXI-XI線に沿う断面図である。
【図１２】図１２は、第１実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本実施形態に係るサーチ動作における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、第２実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、サーチ動作における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
≪第１実施形態≫
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。
【００１９】
レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００２０】
レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。
【００２１】
このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。
【００２２】
上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００２３】
フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。
【００２４】
本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２５】
フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。
【００２６】
絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。
【００２７】
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるメモリ２４に記録される。メモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。なお、撮像素子２２の撮像面の前方には、赤外光をカットするための赤外線カットフィルタ、および画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００２８】
カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。
【００２９】
また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。
【００３０】
操作部２８は、シャッターレリーズボタンや撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オードフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。ここで、ワンショットモードとは、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードであるのに対し、コンティニュアスモードとは、フォーカスレンズ３２の位置を固定することなく被写体に応じてフォーカスレンズ位置を調節するモードである。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００３１】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００３２】
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図、図４は、図２のIV部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【００３３】
本実施形態の撮像素子２２は、図３および図４に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。
【００３４】
なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。
【００３５】
図５は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図７は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図７の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系３１の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
【００３６】
なお、本実施形態のカラーフィルタはマイクロレンズ２２１１と光電変換部２２１２との間に設けられ、緑画素Ｇと赤画素Ｒと青画素Ｂのそれぞれのカラーフィルタの分光感度は、たとえば図９に示すとおりとされている。図９は、図３および図４に示す３つの撮像画素ＲＧＢそれぞれの波長に対する相対感度を示す分光特性図である。
【００３７】
図２に戻り、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から上下および左右対称位置の５箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが設けられている。そして、図３、図４に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ，２２ｄ，２２ｅ）または縦一列（２２ｂ，２２ｃ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【００３８】
なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所または三箇所等にすることもでき、また、六箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。
【００３９】
図６（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図８（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図６（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図８（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図６（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図８（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図６（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図８（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３、図４に示すように、互いに隣接して交互に、横一列または縦一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅを構成する。
【００４０】
なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。図１０に焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの分光特性を示すが、相対感度は、図９に示す撮像画素２２１の青画素Ｂ、緑画素Ｇおよび赤画素Ｒの各感度を加算したような分光特性とされ、また感度が現れる光波長領域は、図１０に示す撮像画素２２１の青画素Ｂ、緑画素Ｇおよび赤画素Ｒの感度の光波長領域を包摂した領域となっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。なお、図１０は、図３および図４に示す焦点検出画素の波長に対する相対感度を示す分光特性図である。
【００４１】
また、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。
【００４２】
ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
【００４３】
図１１は、図３および図４のXI-XI線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３４の測距瞳３４１，３４２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図１１においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ近傍に位置するもののみを例示して示したが、図１１に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３４１，３４２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
【００４４】
ここで、射出瞳３４とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３４１，３４２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。
【００４５】
なお、図１１において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３４１，３４２の並び方向と一致している。
【００４６】
また、図１１に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。
【００４７】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３４１，３４２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
【００４８】
図１１に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４９】
また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００５０】
そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３および図４に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。
【００５１】
そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。
【００５２】
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。
【００５３】
また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算して焦点電圧を検出することでも求めることができる。
【００５４】
そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。
【００５５】
次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図１２は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、カメラ１の電源がＯＮされ、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）されることにより開始される。また、以下においては、コンティニュアスモード、すなわち、光学系の焦点状態を連続的に検出することで、フォーカスレンズ３２の位置を固定することなく被写体に応じたフォーカスレンズ位置で撮影するモードが選択されている場合を例示して説明を行う。
【００５６】
ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が行われる。本実施形態では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、次のように行われる。すなわち、まず、撮像素子２２により、撮影光学系からの光束が受光され、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行われる。この場合、撮影者の手動操作により、特定の焦点検出位置が選択されているときは、その焦点検出位置に対応する焦点検出画素からのデータのみを読み出すような構成としてもよい。そして、カメラ制御部２１は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて行なわれる。
【００５７】
ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出ができたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１０３に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１０７に進む。なお、本実施形態においては、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ１０７に進むこととする。本実施形態においては、たとえば、被写体のコントラストが低い場合、被写体が超低輝度被写体である場合、あるいは被写体が超高輝度被写体である場合などにおいて、デフォーカス量の信頼性が低いと判断される。
【００５８】
ステップＳ１０３では、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できたと判定され、測距可能と判断されているため、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０１で算出されたデフォーカス量に基づいて、合焦動作が行なわれる。
【００５９】
すなわち、ステップＳ１０３では、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させるための処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量から、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出が行なわれ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出される。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、カメラ制御部２１により算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる。
【００６０】
なお、本実施形態においては、ステップＳ１０３において、フォーカスレンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を合焦位置に駆動させている間においても、ステップＳ１０４に進み、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動されたか否かの判定が行われる。フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動されていない場合（ステップＳ１０４＝Ｎｏ）は、ステップＳ１０１に戻り、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が行われる（ステップＳ１０１）。そして、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させている間に、新たなデフォーカス量が算出された場合には、カメラ制御部２１は、新たなデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる。
【００６１】
一方、合焦位置までのフォーカスレンズ３２の駆動が完了した場合（ステップＳ１０４＝Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０５に進み、フォーカスレンズ３２の合焦駆動を終了し、次いで、ステップＳ１０６に進み、合焦表示が行われる。そして、合焦表示が行われた後は、ステップＳ１０１に戻り、この焦点調節処理が繰り返されこととなる。なお、ステップＳ１０６における合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。また、合焦表示を行う際には、位相差検出方式により合焦動作が行われた旨を撮影者に報知するための表示を併せて行なってもよい。
【００６２】
このように、本実施形態では、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できる間（ステップＳ１０２＝Ｙｅｓ）は、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が行われる。一方、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できなかったと判定された場合、または、算出されたデフォーカス量の信頼性が低いと判定された（ステップＳ１０２＝Ｎｏ）場合には、ステップＳ１０７に進む。
【００６３】
ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、後述するスキャン動作が行われているか否かの判断が行われる。スキャン動作が行われていないと判断された場合は、スキャン動作を開始するために、ステップＳ１０８に進み、一方、スキャン動作が行われていると判断された場合は、ステップＳ１０９に進む。
【００６４】
ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、スキャン動作が開始される。ここで、本実施形態のスキャン動作とは、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による焦点評価値の算出を、所定の間隔で同時に行い、これにより、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを、所定の間隔で、同時に並行して実行する動作である。
【００６５】
具体的には、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７にスキャン駆動開始指令を送出し、レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を光軸Ｌ１に沿ってスキャン駆動させる。なお、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動は、無限端から至近端に向かって行ってもよいし、あるいは、至近端から無限端に向かって行ってもよい。
【００６６】
そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しを行い、これに基づき、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出および算出されたデフォーカス量の信頼性の評価を行うとともに、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の撮像画素２２１から画素出力の読み出しを行い、これに基づき、焦点評価値を算出し、これにより、異なるフォーカスレンズ位置における焦点評価値を取得することで、コントラスト検出方式により合焦位置の検出を行う。
【００６７】
次に、ステップＳ１０９では、カメラ制御部２１により、上述したスキャン動作において、コントラスト検出方式による焦点検出を行うための焦点評価値の算出処理が行われる。本実施形態では、焦点評価値の算出処理は、撮像素子２２の撮像画素２２１から画素出力を読み出し、読み出した画素出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することにより行われる。焦点評価値の算出は、撮影者の手動操作により、あるいは、被写体認識モードなどにより、特定の焦点検出位置が選択されているときには、選択された焦点検出位置に対応する撮像画素２２１の画素出力のみを読み出すような構成としてもよい。
【００６８】
ステップＳ１１０では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができたか否かの判定が行なわれる。コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができた場合には、ステップＳ１１１に進み、一方、合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ１１８に進む。
【００６９】
ステップＳ１１１では、カメラ制御部２１により、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる合焦駆動処理が開始される。ここで、図１３に、スキャン動作の結果、コントラスト検出方式により合焦位置が検出された場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を表す図を示す。図１３に示すように、スキャン動作開始時には、フォーカスレンズ３２は、図１３に示すＰ０に位置しており、Ｐ０から、無限遠側から至近側に向けてフォーカスレンズ３２を駆動させながら、焦点評価値の取得を行う。そして、フォーカスレンズ３２を、図１３に示すＰ１の位置に移動させた時点において、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が検出されると（ステップＳ１１０＝Ｙｅｓ）、フォーカスレンズ３２を合焦位置（図１３中、Ｐ２の位置）まで駆動するための合焦駆動（ステップＳ１１１）が開始される。
【００７０】
そして、ステップＳ１１２では、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に、フォーカスレンズ３２を駆動させているため、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出を禁止する処理が行われる。また、ステップＳ１１２では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出を禁止するとともに、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理も行われる。
【００７１】
そして、ステップＳ１１３では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２が、合焦位置まで駆動されたか否かの判断が行われる。フォーカスレンズ３２が、合焦位置まで駆動されていない場合は、ステップＳ１１４に進み、カメラ制御部２１により、合焦駆動を継続するものと判断され、フォーカスレンズ３２が合焦位置に駆動されるまで、合焦駆動が行われることとなる。なお、ステップＳ１１３において、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させた場合に加えて、フォーカスレンズ３２を合焦位置近傍（例えば、フォーカスレンズ３２のレンズ位置が、合焦位置に対応する像面を含む焦点深度内となる位置）まで駆動させた場合も、フォーカスレンズ３２が、合焦位置まで駆動されたと判断することができる。
【００７２】
一方、ステップＳ１１３において、フォーカスレンズ３２が、合焦位置まで駆動された場合は、ステップＳ１１５に進み、フォーカスレンズ３２の合焦駆動を終了し、次いで、ステップＳ１１６に進み、合焦表示が行われる。なお、ステップＳ１１６における合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。また、合焦表示を行う際には、コントラスト検出方式により合焦動作が行われた旨を撮影者に報知するための表示を併せて行なってもよい。
【００７３】
ステップＳ１１７では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出の禁止を解除する処理が行われる。また、ステップＳ１１７では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出の禁止が解除されるとともに、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動の禁止を解除する処理も行われる。そして、ステップＳ１１７において位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびデフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動の禁止が解除された後は、ステップＳ１０１に戻り、位相差検出方式によりデフォーカス量の算出が行われることとなる。
【００７４】
このように、第１実施形態では、コントラスト検出方式により合焦位置が検出された場合（ステップＳ１１０＝Ｙｅｓ）に、コントラスト検出方式により検出された合焦位置へのフォーカスレンズ３２の駆動が完了するまで、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が禁止されるため、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に、フォーカスレンズ３２を駆動させている間に、位相差検出方式により検出された合焦位置にフォーカスレンズ３２が駆動することを防ぐことができる。
【００７５】
一方、ステップＳ１１０において、コントラスト検出方式による合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ１１８に進む。ステップＳ１１８では、カメラ制御部２１により、スキャン動作が、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について行われたか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作を行っていない場合には、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１〜Ｓ１１０を繰り返すことにより、スキャン動作、すなわち、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出（ステップＳ１０１）、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出（ステップＳ１０９）を、所定の間隔で同時に実行する動作を継続して行う。一方、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行を完了している場合には、ステップＳ１１９に進む。
【００７６】
ステップＳ１１９では、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式によっても、焦点検出を行うことができなかったため、スキャン動作の終了処理が行われ、次いで、ステップＳ１２０に進み、合焦不能表示が行なわれる。そして、合焦不能表示が行われた後は、ステップＳ１０１に戻り、焦点調節処理が繰り返されることとなる。なお、ステップＳ１２０における合焦不能表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。
【００７７】
第１実施形態に係るカメラ１は、以上のように動作する。
【００７８】
本実施形態においては、位相差検出方式によりデフォーカス量の算出を行い、デフォーカス量を算出できた場合（ステップＳ１０２＝Ｙｅｓ）には、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる。また、位相差検出方式によりデフォーカス量を算出できない場合（ステップＳ１０２＝Ｎｏ）には、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を同時に実行するスキャン動作が行われる。このように、本実施形態によれば、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を同時に実行し、撮影光学系の焦点調節を行なうため、従来技術（すなわち、位相差検出方式により合焦位置近傍までフォーカスレンズ３２を駆動し、次いで、合焦位置近でコントラスト検出方式による合焦位置の検出を行う技術）と比較して、撮影光学系の焦点調節を短い時間で行なうことができる。
【００７９】
また、第１実施形態では、スキャン動作を実行した結果、コントラスト検出方式による合焦位置の検出ができた場合には、コントラスト検出方式により検出された合焦位置へのフォーカスレンズ３２の駆動が完了するまで、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびデフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が禁止される。そのため、第１実施形態では、コントラスト検出方式により合焦位置が検出され、コントラスト検出方式で検出された合焦位置にフォーカスレンズ３２を駆動させている間は、位相差検出方式により検出された合焦位置にフォーカスレンズ３２を駆動させることを防ぐことができるため、ハンチング現象を有効に抑制することができ、フォーカスレンズ３２の挙動を安定させることができる。
【００８０】
さらに、本実施形態によれば、コントラスト検出方式により合焦位置が検出された場合に、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびデフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が禁止される。そのため、コントラスト検出方式により合焦位置が検出された場合は、位相差検出方式による焦点検出よりも、合焦位置の検出精度が高いコントラスト検出方式による焦点検出を優先して行うことができるため、偽合焦を有効に防止することができる。
【００８１】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。第２実施形態では、図１に示すカメラ１において、図１４に示すように、カメラ１が動作すること以外は、第１実施形態と同様である。以下において、図１４を参照して、第２実施形態に係るカメラ１の動作について説明する。なお、図１４は第２実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。
【００８２】
まず、図１４に示すように、ステップＳ２０１では、第１実施形態のステップＳ１０１と同様に、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が行われる。そして、ステップＳ２０２では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式による検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動、すなわち、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が禁止されているか否かの判断が行われる。位相差検出方式による検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が禁止されている場合は、ステップＳ２１４に進み、一方、位相差検出方式による検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が禁止されていない場合は、ステップＳ２０３に進む。
【００８３】
ステップＳ２０３では、第１実施形態のステップＳ１０２と同様に、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出ができたか否かの判断が行われ、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できた場合は、測距可能と判断して、ステップＳ２０４に進み、一方、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できない場合は、測距不可と判断して、ステップＳ２０８に進む。
【００８４】
ステップＳ２０４〜Ｓ２０７では、第１実施形態のステップＳ１０３〜Ｓ１０６と同様に、まず、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が行われ（ステップＳ２０４）、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させている間（ステップＳ２０５＝Ｎｏ）、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出（ステップＳ２０１）と、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動（ステップＳ２０４）とが繰り返される。そして、フォーカスレンズ３２が、合焦位置まで駆動された場合（ステップＳ２０５＝Ｙｅｓ）は、フォーカスレンズ３２の合焦駆動を終了するとともに（ステップＳ２０６）、合焦表示が行われる（ステップＳ２０７）。そして、合焦表示が行われた後は、ステップＳ２０１に戻り、この焦点調節処理が繰り返されることとなる。
【００８５】
一方、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できなかった場合（ステップＳ２０３＝Ｎｏ）は、スキャン動作が開始され（ステップＳ２０９）、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出（ステップＳ２０１）、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出（ステップＳ２１０）を、所定の間隔で同時に実行するスキャン動作が継続して行われる。
【００８６】
スキャン動作において、コントラスト検出方式による合焦位置（焦点評価値のピーク）が検出された場合（ステップＳ２１１＝Ｙｅｓ）は、コントラスト検出方式により検出された合焦位置まで、フォーカスレンズ３２を駆動させる合焦駆動が開始される（ステップＳ２１２）。
【００８７】
そして、ステップＳ２１３では、コントラスト検出方式により検出された合焦位置にフォーカスレンズ３２を駆動させているため、カメラ制御部２１により、位相差検出方式による検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動、すなわち、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理が行われる。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なり、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出は禁止されない。
【００８８】
次に、ステップＳ２１４では、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動されたか否かの判断が行われる。第２実施形態では、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動されていない場合（ステップＳ２１４＝Ｎｏ）に、合焦駆動を継続したまま（ステップＳ２１５）、ステップＳ２０１に戻り、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させている間、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出（ステップＳ２０１）が周期的に繰り返されることとなる。また、第２実施形態では、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させている間は、位相差検出方式による検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が禁止されているため（ステップＳ２１２、ステップＳ２０３＝Ｙｅｓ）、コントラスト検出方式により検出された合焦位置へのフォーカスレンズ３２の駆動が完了するまで、位相差検出方式により検出された合焦位置にフォーカスレンズ３２が駆動されることを防ぐことができる。
【００８９】
一方、コントラスト検出方式により検出された合焦位置まで、フォーカスレンズ３２が駆動された場合（ステップＳ２１４＝Ｙｅｓ）は、合焦駆動を終了し（ステップＳ２１６）、合焦表示が行われる（ステップＳ２１７）。そして、ステップＳ２１８では、コントラスト検出方式により検出された合焦位置へのフォーカスレンズ３２の駆動が完了したため、カメラ制御部２１により、位相差検出方式による検出結果に基づくフォーカスレンズの駆動の禁止を解除する処理が行われる。位相差検出方式による検出結果に基づくフォーカスレンズの駆動の禁止が解除された後は、ステップＳ２０１に戻り、この焦点調節処理が繰り返されることとなる。
【００９０】
また、コントラスト検出方式により合焦位置が検出されなかった場合（ステップＳ２１１＝Ｎｏ）は、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域において、スキャン動作が実行されたか否かの判断が行われる（ステップＳ２１９）。フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域において、スキャン動作を行ったが、合焦位置を検出することができなかった場合（ステップＳ２１９＝Ｙｅｓ）は、スキャン動作を終了し（ステップＳ２２０）、合焦不能表示が行われる（ステップＳ２２１）。そして、合焦不能表示が行われた後は、ステップＳ２０１に戻り、この焦点調節処理が繰り返されることとなる。
【００９１】
第２実施形態に係るカメラ１は、以上のように動作する。
【００９２】
このように、第２実施形態では、コントラスト検出方式により合焦位置が検出された場合に、コントラスト検出方式により検出された合焦位置へのフォーカスレンズ３２の駆動が完了するまで、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が禁止される一方、デフォーカス量を周期的が算出されるものである。このように、第２実施形態によれば、コントラスト検出方式により検出された合焦位置にフォーカスレンズ３２を駆動させる間にも、位相差検出方式によりデフォーカス量を算出することができるため、第１実施形態の効果に加えて、例えば、動いている被写体（動体）を追尾する場合において、コントラスト検出方式により検出した合焦位置へのフォーカスレンズ３２の駆動が完了した後、直ちに、フォーカスレンズ３２を駆動させていた間に算出したデフォーカス量を用いて、動体の移動方向を予測することができ、光学系の焦点調節をより適切に行うことができるという効果を奏することができる。
【００９３】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００９４】
例えば、上述した実施形態では、合焦駆動が完了し、合焦表示が行われた後、直ぐに、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および、デフォーカス量を算出できない場合にはスキャン動作が再度繰り返されるが、このような構成に限定されるものではなく、例えば、合焦表示から一定時間（例えば、１秒間）経過したか否かの判断を行い、合焦表示から一定時間経過した場合に、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出やスキャン動作を実行する構成としてもよい。
【００９５】
また、上述した実施形態においては、位相差検出方式により算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させている間にも、コントラスト検出方式による焦点評価値の算出を行う構成としてもよい。このように、デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させている間にも、コントラスト検出方式による焦点評価値を算出しておくことにより、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動を完了した後に、算出した焦点評価値に基づいて、コントラスト検出方式による焦点検出を適切に行うことができる。
【００９６】
さらに、上述した実施形態においては、スキャン動作におけるフォーカスレンズ３２のスキャン速度と、コントラスト検出方式において合焦位置を適切に検出できるフォーカスレンズ３２の駆動速度のうち最も速い速度（最大基準速度）とを比較し、比較の結果に基づいて、スキャン動作を制御する構成としてもよい。例えば、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７から、スキャン動作におけるフォーカスレンズ３２の駆動速度（スキャン速度）を取得するとともに、レンズ制御部３７のＲＯＭに記憶されている最大基準速度を取得することができる。そして、スキャン速度が、最大基準速度以下の速度である場合に、カメラ制御部２１は、スキャン速度は、コントラスト検出方式において合焦位置を適切に検出できるフォーカスレンズ３２の駆動速度であり、コントラスト検出方式により検出された焦点評価値のピークは合焦位置と判断し、図１３に示すように、合焦位置（焦点評価値のピーク）に、フォーカスレンズ３２を合焦駆動させることができる（第１サーチ動作）。一方、スキャン速度が、最大基準速度よりも速い速度である場合に、カメラ制御部２１は、図１５に示すように、最大基準速度よりも速いスキャン速度で焦点評価値のピークを検出（第２サーチ動作）した後に、フォーカスレンズ３２の駆動速度を合焦位置を検出できる速度に変えて、第２サーチ動作で検出された焦点評価値のピーク位置近傍において、再度、焦点評価値のピークを検出（第３サーチ動作）することで、第３サーチ動作で検出された焦点評価値のピークを合焦位置と判断し、合焦位置（焦点評価値のピーク）に、フォーカスレンズ３２を合焦駆動させることができる。
【００９７】
また、上述した実施形態では、コントラスト検出方式により合焦位置が検出された場合に、フォーカスレンズ３２を、直接、合焦位置に駆動させているが、この構成に限定されるものではなく、例えば、ガタ詰めのため、一度、合焦位置を超えた位置までフォーカスレンズ３２を駆動させた後、合焦位置に、フォーカスレンズ３２を戻す構成としてもよい。
【００９８】
さらに、上述した実施形態では、コントラスト検出方式による焦点検出と同時に、位相差検出方式による焦点検出を行うために、撮像素子２２に、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを備える構成としているが、この構成に限定されるものではなく、例えば、半透過型のペリクルミラーを用いて、光学系からの光束を分岐し、一部の光束を図示しない位相差検出モジュールに導くことで、コントラスト検出方式による焦点検出と同時に、位相差焦点検出方式による焦点検出を行うこともできる。
【００９９】
加えて、上述した実施形態では、スキャン動作として、位相差検出方式による焦点状態の検出と、コントラスト検出方式による焦点状態の検出とを同時に実行可能なカメラ１を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、位相差検出方式による焦点状態の検出にかえて、アクティブＡＦ方式による焦点状態の検出、または、外光パッシブＡＦ方式による焦点状態の検出と、コントラスト検出方式による焦点状態の検出とを同時に行う構成としてもよい。
【０１００】
なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２５…液晶駆動回路
２６…電子ビューファインダ
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
【図１】
0005402997.tif 000002
【図２】
0005402997.tif 000003
【図３】
0005402997.tif 000004
【図４】
0005402997.tif 000005
【図５】
0005402997.tif 000006
【図６】
0005402997.tif 000007
【図７】
0005402997.tif 000008
【図８】
0005402997.tif 000009
【図９】
0005402997.tif 000010
【図１０】
0005402997.tif 000011
【図１１】
0005402997.tif 000012
【図１２】
0005402997.tif 000013
【図１３】
0005402997.tif 000014
【図１４】
0005402997.tif 000015
【図１５】
0005402997.tif 000016